偏置直动滚子推杆盘形凸轮matlab编程(程序)

广东工业大学华立学院课程设计（论文）课程名称机械设计制造综合设计题目名称偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计学生学部（系）机电工程学部专业班级10机械5班学号12011005002学生姓名陈江涛指导教师黄惠麟2012年7月8日目录课程设计(论文)任务书 (3)摘要 (5)设计说明：一：凸轮机构的廓线设计原理 (6)二：根据数据要求设计出轮廓线 (6)三：图解法设计此盘形凸轮机构 (7)四：检验压力角是否满足许用压力角的要求。

(14)参考文献广东工业大学华立学院课程设计（论文）任务书一、课程设计的要求与数据要求：一、用图解法设计此盘形凸轮机构，正确确定偏距e的方向，并将凸轮轮廓及从动件的位移曲线画在图纸上；二、用图解法设计此盘形凸轮机构，将计算过程写在说明书中。

三：检验压力角是否满足许用压力角的要求。

二、课程设计（论文）应完成的工作1、设计出凸轮机构的理论轮廓和工作轮廓 1个2,绘制出位移曲线图 1个3，课程设计说明书 1份三、课程设计（论文）进程安排四：应收集的资料及主要参考文献1：《机械原理》第七版孙桓陈作模葛文杰主编高等教育出版社：2：《机械设计基础》郭瑞峰史丽晨主编西北工业大学出版社：发出任务书日期： 2012 年6月 19 日指导教师签名：计划完成日期： 2012 年 7 月 7日教学单位责任人签章：摘要在实际的生产应用中，采用着各种形式的凸轮机构，应用在各种机械中，特别是自动化和自动控制装置，如自动机床的进刀机构和内燃机的配气机构。

凸轮是一个具有曲线轮廓或凹糟的构件，通常为主动件作等速转动，但也有作往复摆动或移动的。

一：凸轮机构的廓线设计原理凸轮廓线曲线设计所依据的基本原理是反转法原理。

其推杆的轴线与凸轮回转轴心O之间有一偏距e，当凸轮以角速度绕轴O转动时，推杆在凸轮的推动下实现预期的运动。

现设想给整个凸轮机构加上一个公共角速度-，使其绕轴心O转动。

这时凸轮与推杆之间的相对运动并未改变，但此时凸轮将静止不动，而推杆则一方面随其导轨以角速度-绕轴心O转动，一方面又在导轨内作预期的往复运动。

偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构设计推程运动规律：余弦加速度运动回程运动规律：正弦加速度运动凸轮机构的推杆在近休，推程，远休及回程段的凸轮转角偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构已知参数推杆运动规律1）推程运动规律：余弦加速度运动推程运动方程式：s = h［1 - cos(πδ/δ0)］/ 2,v= πhωsin(πδ/δ0)/( 2δ0),a= π2hω2cos(πδ/δ0)/( 2δ02)2）回程运动规律：正弦加速度运动回程运动方程式：s = h [1-(δ/δ0’)+sin(2πδ/δ0’)/(2π) v = hω [cos(2πδ/δ0’-1)]/δ0’a = -2πhω2sin(2πδ/δ0’)/(δ0’2)滚子中心坐标：x=(s+s0)sinδ+ecosδy=(s+s0)cosδ-ecosδ其中s0=r02−e2实际轮廓曲线坐标：x′=x−r r cosθy′=y−r r sinθ其中sinθdxdδ(dδ)2+(dδ)2cosθ=−dydδ(dδ)2+(dδ)2计算压力角：α=tan−1dsdδ−er02−e2+s计算曲率半径：ρ=dxdδ2+dydδ2 3dδ∙2dδ2−dδ∙2dδ2计算程序符号的表示含义：r0 初选基圆半径x 理论轮廓曲线的x坐标y 理论轮廓曲线的y坐标X 实际轮廓曲线的x坐标Y 实际轮廓曲线的x坐标p 曲率半径s 推杆位移rr 滚子半径 a 压力角paamin 许用最小曲率半径pamin 实际曲率半径的最小值a1max 回程前压力角的最大值a2max 回程后压力角的最大值e 偏距h 推杆行程a1 推程许用压力角a2 回程程许用压力角dar0 每次修正r0所加的长度N 计算点数k1 近休角k2 推程角k3 远休角k4 回程角kamin 实际曲率半径最小值所对应的角度k1max 回程前压力角的最大值所对应的角度k2max 回程后压力角的最大值所对应的角度子程序1计算最大压力角：function [amax,kmax]=yalijiao1(a,N1,b)amax=0;kmax=0;amax=max(a);for i=1:N1if a(i)==amaxkmax=i*b;endendend子程序2计算最小曲率半径：function [pamin,kamin]=qulv(p,b,N)pamin=0;kamin=0;for i=1:N-1p(i)=abs(p(i));endpamin=min(p);for i=1:N-1pamin=min(p)if p(i)==paminkamin=i*b;endendend子程序3计算回程前的压力角及修正r0：function [A,r0]=haha(r0,rr,e,h,a1,dar0,N,k1,k2,k3,k4)N1=(k1+k2)/360*N;eta=pi/180;%化为弧度while(1)s0=(r0^2-e^2)^(1/2);syms k s dk ds d2k d2sn1=k1/360*N;k11=linspace(0,k1,n1);s1=k11./k11.*0;x1=e.*cos(k11.*pi/180)+(s0+s1).*sin(k11.*pi/180);y1=(s0+s1).*cos(k11.*pi/180)-e.*sin(k11.*pi/180);n2=k2/360*N;k22=linspace(k1,k1+k2,n2);s2=(h/2).*(1-cos(pi.*(k22-k1)/k2));x2=e.*cos(k22.*pi/180)+(s0+s2).*sin(k22.*pi/180);y2=(s0+s2).*cos(k22.*pi/180)-e.*sin(k22.*pi/180);x=[x1,x2];y=[y1,y2];k=[k11,k22];s=[s1,s2];dx=diff(x)./diff(k);dk=k(1:end-1);dy=diff(y)./diff(k);dk=k(1:end-1);ds=diff(s)./diff(k);dk=k(1:end-1);ds(N1)=0;for i=1:N1f(i)=(ds(i)-e)/(sqrt(r0^2-e^2)+s(i));a(i)=atan(f(i));%计算a压力角A(i)=abs(a(i))/eta;if A(i)>a1r0=r0+dar0;break;endendif i==N1break;endendend子程序4计算回程后的压力角及修正r0：function [A,r0]=hahaha(r0,rr,e,h,a2,dar0,N,k1,k2,k3,k4) N2=(k3+k4)/360*N;b=360/N;eta=pi/180;%化为弧度while(1)s0=(r0^2-e^2)^(1/2);syms k s dk ds d2k d2sn3=k3/360*N;k33=linspace(k1+k2,k1+k2+k3,n3);s3=k33./k33.*h;x3=e*cos(k33*pi/180)+(s0+h).*sin(k33*pi/180);y3=(s0+h).*cos(k33*pi/180)-e*sin(k33*pi/180);n4=k4/360*N;k44=linspace(k1+k2+k3,k1+k2+k3+k4,n4+1);s4=h.*(1-(k44-k1-k2-k3)./k4+sin(2*pi.*(k44-k1-k2-k3)./k4)/(2*pi));x4=e.*cos(k44*pi/180)+(s0+s4).*sin(k44*pi/180);y4=(s0+s4).*cos(k44*pi/180)-e*sin(k44*pi/180);x=[x3,x4];y=[y3,y4];k=[k33,k44];s=[s3,s4];dx=diff(x)./diff(k);dk=k(1:end-1);dy=diff(y)./diff(k);dk=k(1:end-1);ds=diff(s)./diff(k);dk=k(1:end-1);ds(N2)=0;for i=1:N2f(i)=(ds(i)-e)/(sqrt(r0^2-e^2)+s(i));a(i)=atan(f(i));%计算a压力角A(i)=abs(a(i))/eta;if A(i)>a2r0=r0+dar0;break;endendif i==N2break;endendend子程序5计算曲率半径，并修正r0，计算理论轮廓曲线坐标和实际轮廓曲线的坐标及曲率半径，拖杆位移：function [x,y,X,Y,p,s,r0]=qulvvv(r0,rr,e,h,paamin,dar0,N,k1,k2,k3,k4)eta=pi/180;%化为弧度i=1;while(1)s0=(r0^2-e^2)^(1/2);syms k s dk ds d2k d2sn1=k1/360*N;k11=linspace(0,k1,n1);s1=k11./k11.*0;x1=e.*cos(k11.*pi/180)+(s0+s1).*sin(k11.*pi/180);y1=(s0+s1).*cos(k11.*pi/180)-e.*sin(k11.*pi/180);n2=k2/360*N;k22=linspace(k1,k1+k2,n2);s2=(h/2).*(1-cos(pi.*(k22-k1)/k2));x2=e.*cos(k22.*pi/180)+(s0+s2).*sin(k22.*pi/180);y2=(s0+s2).*cos(k22.*pi/180)-e.*sin(k22.*pi/180);n3=k3/360*N;k33=linspace(k1+k2,k1+k2+k3,n3);s3=k33./k33.*h;x3=e*cos(k33*pi/180)+(s0+h).*sin(k33*pi/180);y3=(s0+h).*cos(k33*pi/180)-e*sin(k33*pi/180);n4=k4/360*N;k44=linspace(k1+k2+k3,k1+k2+k3+k4,n4);s4=h.*(1-(k44-k1-k2-k3)./k4+sin(2*pi.*(k44-k1-k2-k3)./k4)/(2*pi));x4=e.*cos(k44*pi/180)+(s0+s4).*sin(k44*pi/180);y4=(s0+s4).*cos(k44*pi/180)-e*sin(k44*pi/180);x=[x1,x2,x3,x4];y=[y1,y2,y3,y4];k=[k11,k22,k33,k44];s=[s1,s2,s3,s4];dx=diff(x)./diff(k);dk=k(1:end-1);dy=diff(y)./diff(k);dk=k(1:end-1);ds=diff(s)./diff(k);dk=k(1:end-1);d2x=diff(dx)./diff(dk);d2y=diff(dy)./diff(dk);d2y(N)=0;dy(N)=0;dx(N)=0;d2x(N)=0;while(1)p(i)=(dx(i)^2+dy(i)^2)^(3/2)/(dx(i)*d2y(i)-dy(i)*d2x(i));%计算曲率半径pp(i)=abs(p(i))if pp(i)-rr<paaminr0=r0+dar0;i=1;break;elsefor ii=1:Nsino(ii)=dx(ii)/(dx(ii)^2+dy(ii)^2)^0.5;coso(ii)=(-1)*dy(ii)/(dx(ii)^2+dy(ii)^2)^0.5;X(ii)=x(ii)-rr*coso(ii); %定义实际轮廓线的X座标Y(ii)=y(ii)-rr*sino(ii); %定义实际轮廓线的Y座endendi=i+1;if i==Nbreak;endendif i==Nbreak;endendend主程序function[r0,x,y,X,Y,p,s,a,pamin,kamin,a1max,k1max,a2max,k2max]=zuizhong(r0,rr,e,h,a1,a2,paamin,dar0 ,N,k1,k2,k3,k4)N1=(k1+k2)/360*N;N2=(k3+k4)/360*N;b=360/N;eta=pi/180;%化为弧度a11=0;a22=0;s=0;pamin=0;kamin=0;a1max=0;k1max=0;a2max=0; k2max=0;while(1)while(1)[a11,r0]=haha(r0,rr,e,h,a1,dar0,N,k1,k2,k3,k4);%计算符合推程许可压力角的修正的r0r1=r0;[a22,r0]=hahaha(r0,rr,e,h,a2,dar0,N,k1,k2,k3,k4);%计算符合回程许可压力角的修正的r0r2=r0;if r0~=r1break;else[x,y,X,Y,p,s,r0]=qulvvv(r0,rr,e,h,paamin,dar0,N,k1,k2,k3,k4);%计算满足最小许可曲率半径条件的修正的r0，计算实际轮廓曲线坐标和理论轮廓曲线坐标，及曲率半径r3=r0;if r0~=r2break;endendif r0==r3break;endendif r0==r3break;endend[paminkamin]=qulv(p,b,N);[a1max k1max]=yalijiao1(a11,N1,b);[a2max k2max]=yalijiao1(a22,N2,b);a=[a11 a22];figure(1);plot(x,y);hold on;t=linspace(0,2*pi,N);x=r0*cos(t);y=r0*sin(t);plot(0,0,'*',x,y,X,Y);title('凸轮的理论轮廓曲线');axis([-70,70,-70,70]);axis square;end只需输入[r0,x,y,X,Y,p,s,a,pamin,kamin,a1max,k1max,a2max,k2max]=zuizhong(20,14,10,30,40,70,4.2,1,72 ,45,165,50,100)即可得到所需图形和数据。

班级：：学号：基于matlab的凸轮轮廓设计一、设计凸轮机构的意义在工业生产中，经常要求机器的某些部件按照规定的准确路线运动，仅应用连杆机构已难以满足这个要求，所以需要利用工作外表具有一定形状的凸轮。

凸轮在所有基本运动链中，具有易于设计和能准确预测所产生的运动的优点。

如果设计其他机构来产生给定的运功、速度、和加速度，其设计工作是很复杂的，但是设计凸轮机构则比较容易，而且运动准确、有效。

所以在许多机器中，如纺织机、包装机、自动机床、自动化专用机床、数控机床、印刷机、内燃机、建筑机械、矿山机械、电脑的辅助装备及农业机具等，都可以找到凸轮机构。

在进行研究时，先设计一个简单的凸轮，在给定的旋转角度内有一定的总升距。

设计凸轮轮廓的基本方法是把凸轮固定，使从动件以其与凸轮的相关位置绕凸轮回转而形成凸轮轮廓。

因此设计凸轮时，必须画出足够多的点，使凸轮轮廓平滑可靠。

Matlab软件提供了强大的矩阵处理和绘图功能，具有核心函数工具箱。

其编程代码接近数学推导公式，简洁直观，操作简易，人机交互性能好。

因此，基于matlab软件进行凸轮机构的设计可以解决设计工作量大的问题。

运用解析法进行设计，matlab可以精确的计算出轮廓上每一点的坐标，然后更为精确的绘制出凸轮轮廓曲线。

二、设计凸轮机构的已知条件凸轮做逆时针方向转动，从动件偏置在凸轮轴心右边。

从动件在推程做等加/减速运动，在回程做余弦加速运动。

基圆半径rb=50mm，滚子半径rt=10mm，推杆偏距e=10mm，推程升程h=50mm，推程运动角ft=100º，远休止角fs=60º，回程运动角fh=90º。

三、分析计算1、建立坐标系以凸轮轴心为坐标原点建立平面直角坐标系XOY，取杆件上升方向为Y轴正方向。

2、推杆运动规律计算凸轮运动一周可分为5个阶段：推程加速阶段、推程减速阶段、远休止阶段、回程阶段、进休止阶段。

根据已知条件，推程阶段为等加/减速，故推程阶段的运动方程为：推程加速阶段〔0~f t/2〕{s(f)=2∗ℎ∗f2ft2v(f)=ds(f)=4∗ℎ∗fft2推程减速阶段〔f t/2~f t〕{s(f)=ℎ−2∗ℎ∗(f t−f)2ft2v(f)=ds(f)=4∗ℎ∗(f t−f)ft2远休止阶段〔f t~(f t+f s)〕推杆运动方程为{s(f)=0v(f)=ds(f)=0根据已知条件，在回程做余弦加速运动，因此回程阶段〔(f t+f s)~(f t+f s+fℎ)〕的运动方程为{s(f)=ℎ∗[1+cos(π∗(f−f t−f s)fℎ)]2v(f)=ds(f)=−π∗ℎ∗sin(π∗(f−f t−f s)fℎ)2∗fℎ近休止阶段（(f t+f s+fℎ)~360°〕的运动方程为{s(f)=0v(f)=ds(f)=0 3、凸轮理论轮廓线计算{x(f)=[s e+s(f)]∗sin(f)+e∗cos(f) y(f)=[s e+s(f)]∗cos(f)−e∗sin(f)式中s e=√r b2−e2，为推杆滚子中心到X轴的垂直距离。

大作业（二）凸轮机构设计题号： 6班级：姓名：学号：同组者：成绩：完成时间：目录一凸轮机构题目要求 (1)二摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程 (2)三计算程序 (3)四运算结果及凸轮机构图 (9)4.1 第一组（A组）机构图及计算结果 (9)4.2 第二组（B组）机构图及计算结果 (14)4.3 第三组（C组）机构图及计算结果 (19)五心得体会 (24)第一组（A组） (24)第二组（B组） (24)第三组（C组） (24)六参考资料 (25)附录程序框图 (26)一凸轮机构题目要求（摆动滚子推杆盘形凸轮机构）题目要求：试用计算机辅助设计完成下列偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构或摆动滚子推杆盘形凸轮机构的设计，已知数据如下各表所示。

凸轮沿逆时针方向作匀速转动。

表一摆动滚子推杆盘形凸轮机构的已知参数题号初选的基圆半径R0/mm机架长度Loa/mm摆杆长度Lab/mm滚子半径Rr/mm推杆摆角φ许用压力角许用最小曲率半径[ρamin][α1] [α2]A 15 60 55 10 24°35°70°0.3RrB 20 70 65 14 26°40°70°0.3RrC 22 72 68 18 28°45°65°0.35Rr 要求：1）凸轮理论轮廓和实际轮廓的坐标值2）推程和回程的最大压力角，及凸轮对应的转角3）凸轮实际轮廓曲线的最小曲率4）半径及相应凸轮转角5）基圆半径6）绘制凸轮理论廓线和实际廓线7）计算点数：N：72～120推杆运动规律：1)推程运动规律：等加速等减速运动2)回程运动规律：余弦加速度运动二摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程1）推程：1，运动规律：等加速等减速运动；2，轮廓线方程：A：等加速推程段设定推程加速段边界条件为： 在始点处 δ=0，s=0，v=0。

在终点处 h /2 s ,2/==δοδ。

整理得：⎪⎩⎪⎨⎧===^2^2/*h *4a ^2/**h *4v ^2^2/*h *2s δοωδοδωδοδ（ 注意：δ的变化范围为0~δ0/2。

河北工程大学机电学院机械原理课程设计说明书设计题目：偏置直动滚子从动杆盘型凸轮机构班级：姓名：学号：目录（一）设计题目及设计思路 (1)（二）凸轮基圆半径及滚子尺寸的确定 (1)（三）原始数据分析…………（四）从动杆的运动规律及凸轮轮廓线方程 (3)（五）凸轮机构的廓线设计原理 (4)（六）图解法设计盘型凸轮机构……………（七）检验压力角是否满足许用压力角的要求 (7)（八）机构示意简图 (8)（九）计算机源程序………（十）计算机程序结果及分析 (12)（一）机械原理课程设计的目的和任务一、机械原理课程设计的目的：1、机械原理课程设计是一个重要实践性教学环节。

其目的在于：进一步巩固和加深所学知识；2、培养学生运用理论知识独立分析问题、解决问题的能力；3、使学生在机械的运动学和动力分析方面初步建立一个完整的概念；4、进一步提高学生计算和制图能力，及运用电子计算机的运算能力。

二、机械原理课程设计的任务：1、偏置直动滚子从动杆盘型凸轮机构2、采用图解法设计：凸轮中心到摆杆中心A的距离为20mm，凸轮以逆时针方向等速回转，摆杆的运动规律如表：3、设计要求：①升程过程中，限制最大压力角αmax≤30º,确定凸轮基园半径r0②合理选择滚子半径rr③选择适当比例尺，用几何作图法绘制从动件位移曲线，并画于图纸上；④用反转法绘制凸轮理论廓线和实际廓线，并标注全部尺寸（用A2图纸）⑤将机构简图、原始数据、尺寸综合方法写入说明书4、用解析法设计该凸轮轮廓，原始数据条件不变，要写出数学模型，编制程序并打印出结果备注：凸轮轮廓曲率半径与曲率中心理论轮廓方程()()x xy yϕϕ=⎧⎨=⎩，其中2222////x dx d x d x dy dy d x d y dϕϕϕϕ⎧==⎪⎨==⎪⎩其曲率半径为：3 222 () x y xy xyρ+=--；曲率中心位于：2222()()y x yx xxy xyx x yy xxy xyρρ⎧+=-⎪-⎪⎨+⎪=-⎪-⎩三、课程设计采用方法：对于此次任务，要用图解法和解析法两种方法。

偏置盘型凸轮创新课程设计课程名称：机械原理设计题目：偏置盘型凸轮设计院系：机电学院班级：09机41设计者：彭辉学号：09294040指导教师：王卫辰学校：江苏师范大学前言凸轮轮廓曲线的设计，一般可分为图解法和解析法．利用图解法能比较方便地绘制出各种平面凸轮的轮廓曲线．但这种方法仅适用于比较简单的结构，用它对复杂结构进行设计则比较困难，而且利用图解法进行结构设计，作图误差较大，对一些精度要求高的结构不能满足设计要求．解析法可以根据设计要求，通过推导机构中各部分之间的几何关系，建立相应的方程，精确地计算出轮廓线上各点的坐标，然后把凸轮的轮廓曲线精确地绘制出来．但是，当从动件运动规律比较复杂时，利用解析法获得凸轮的轮廓曲线的工作量比较大．而MATLAB软件提供了强大的矩阵处理和绘图功能，具有核心函数和工具箱．其编程代码接近数学推导公式，简洁直观，操作简易，人机交互性能好，且可以方便迅速地用三维图形、图像、声音、动画等表达计算结果、拓展思路口。

因此，基于MATLAB软件进行凸轮机构的解析法设计，可以解决设计工作量大的问题。

本此课程设计基于MATLAB软件进行凸轮轮廓曲线的解析法设计，并对的运动规律凸轮进行仿真，其具体方法为首先精确地计算出轮廓线上各点的坐标，然后运用MATLAB绘制比较精确的凸轮轮廓曲线和推杆的位移、速度及加速度曲线以及仿真。

目录前言 1第一章：工作意义 3 1.1本次课程设计意义3 1.2 已知条件4第二章：工作设计过程 5 2.1：设计思路 5 2.2：滚子从动件各个阶段相关方程 6 2.3：盘型凸轮理论与实际轮廓方程 7第三章：工作程序过程 7 3.1：滚子从动件各各阶段MATLAB程序编制 8 3.2：凸轮的理论实际运动仿真程序编制 12 第四章：运行结果 17 4.1：滚子运动的位移图 17 4.2：滚子运动的速度图 17 4.3：滚子运动的加速度图，局部加速度图 18 4.4：滚子运动的仿真图 19 4.5：滚子运动的理论与实际轮廓图 20第五章：设计总结 21 5.1：总结 21第六章：参考文献 226.1:参考文献 22第一章：工作意义1.1本次课程设计意义凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。

凸轮轮廓及其综合1. 凸轮机构从动件的位移凸轮是把一种运动转化为另一种运动的装置。

凸轮的廓线和从动件一起实现运动形式的转换。

凸轮通常是为定轴转动，凸轮旋转运动可被转化成摆动、直线运动或是两者的结合。

凸轮机构设计的内容之一是凸轮廓线的设计。

定义一个凸轮基圆r b 作为最小的圆周半径。

从动件的运动方程如下：L(ϕ)=r b +s(ϕ)设凸轮的推程运动角和回程运动角均为β，从动件的运动规律均为正弦加速度运动规律，则有：s(ϕ)＝h(βϕ-π21sin(2πϕ/β)) ０≤ϕ≤β s(ϕ)＝h －h(ββϕ--π21sin(2π(ϕ-β/β)) β≤ϕ≤2β s(ϕ)＝0 2β≤ϕ≤2π上式是从动件的位移，h 是从动件的最大位移，并且0≤β≤π。

如果假设凸轮的旋转速度ω＝d ϕ／dt 是个常量，则速度υ、加速度a 和瞬时加速度j （加速度对时间求异）分别如下：速度：υ(ϕ)＝βωh （1-cos(2πϕ/β)） 0≤ϕ≤β υ(ϕ)＝－βωh （1-cos(2π(ϕ-β)/β) β≤ϕ≤2β υ(ϕ)＝0 2β≤ϕ≤2π加速度：a(ϕ)＝222βπωhsin(2πϕ/β)） 0≤ϕ≤βa(ϕ)＝-222βπωhsin(2π(ϕ-β)/β) β≤ϕ≤2βa(ϕ)＝0 2β≤ϕ≤2π瞬时加速度：j(ϕ)＝3324βωπhcos(2πϕ/β)） 0≤ϕ≤βj(ϕ)＝-3324βωπhcos(2π(ϕ-β)/β) β≤ϕ≤2βj(ϕ)＝0 2β≤ϕ≤2π定义无量纲位移S=s/h 、无量纲速度V=υ/ωh 、无量纲加速度A=a/h ω3和无量纲瞬时加速度J=j/h ω3。

若β＝60°，则如下程序可以对以上各个量进行计算。

beta=60*pi/180;phi=linspace(0,beta,40);phi2=[beta+phi];ph=[phi phi2]*180/pi;arg=2*pi*phi/beta;arg2=2*pi*(phi2-beta)/beta;s=[phi/beta-sin(arg)/2/pi 1-(arg2-sin(arg2))/2/pi];v=[(1-cos(arg))/beta-(1-cos(arg2))/beta];a=[2*pi/beta^2*sin(arg)2*pi/beta^2*sin(arg2)];j=[4*pi^2/beta^3*cos(arg)4*pi^2/beta^3*cos(arg2)]:subplot(2,2,1)plot(ph,s,ˊK ˊ)xlabel(ˊCam angle(degrees)ˊ)ylabel(ˊDisplacement(S)ˊ)g=axis; g(2)=120; axis(g)subplot(2,2,2)plot(ph,v,ˊk ˊ,[0 120],[0 0],ˊk--ˊ)xlabel(ˊCam angle(degrees)ˊ)ylabel(ˊVelocity(V)ˊ)g=axis; g(2)=120; axis(g)subplot(2,2,3)plot(ph,a,ˊk ˊ,[0 120],[0 0],ˊk--ˊ)xlabel(ˊCam angle(degrees)ˊ)ylabel(ˊAcceleration(A)ˊ)g=axis;g(2)=120;axis(g)subplot(2,2,4)plot(ph,j,ˊkˊ,[0 120],[0 0],ˊk--ˊ)xlabel(ˊCam angle(degrees)ˊ)ylabel(ˊJerk(J)ˊ)g=axis;g(2)=120;axis(g)2 平底盘形从动作参考下图得到如下关系：在（x,y）坐标系中，凸轮轮廓的坐标为Ｒx和Ｒy,刀具的坐标为Ｃx和Ｃy：Ｒx＝Ｒcos( θ+ϕ) Ｒy＝Ｒsin( θ+ϕ)C x＝Ccos( γ+ϕ) C y＝Ccos( γ+ϕ)其中， R=θcos L θ=arctan ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ϕd dL L 1 c=γγcos c L + γ=arctan ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+c L d dL γϕ/ r c 是刀具的半径，且dL/d ϕ＝Ｖ（ϕ）/ω。

附2：习题4-3解答（1）凸轮的理论廓线方程：000()sin cos ()cos sin x s s e y s s e s ϕϕϕϕ=++⎧⎨=+-⎩=式中 （2）从动件在不同阶段的位移方程：2sin()[0,120]230[120,150][150,300]'0[300,360]h h s h h πϕϕϕφπφϕϕϕφϕ⎧-∈︒︒⎪⎪∈︒︒⎪=⎨⎪-∈︒︒⎪⎪∈︒︒⎩推程阶段远休止阶段回程阶段近休止阶段（3）求解凸轮的实际廓线：a r a r 00x =x-r cos y =y-r sin sin cos ()cos sin sin ()sin cos cos dx dy dxds s s e d d dy ds s s e d d θθθθϕϕϕϕϕϕϕϕϕϕ⎧⎨⎩⎧⎪=⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪-⎪=⎪⎪⎪⎪⎩⎧=++-⎪⎪⎨⎪=++-⎪⎩式中而同样，由于位移s 与从动件所处的运动阶段有关，所以有：2cos()[0,120]0[120,150]s [150,300]'0[300,360]h hd hd πϕϕφφφϕϕϕφϕ⎧-∈︒︒⎪⎪∈︒︒⎪=⎨⎪∈︒︒⎪⎪∈︒︒⎩推程阶段远休止阶段回程阶段近休止阶段（4）代入已知条件，并用Matlab 语言编程求解，编程代码如下： disp ' ******** 偏置直动滚子从动件盘形凸轮设计 ********' disp '已知条件:'disp ' 凸轮作逆时针方向转动,从动件偏置在凸轮轴心的右边'disp ' 从动件在推程作摆线运动规律运动,在回程作等速运动规律运动' ro = 50;rr = 10;e = 12;h = 30;ft = 120;fs = 30;fh = 150;fprintf (1,' 基圆半径 ro = %3.4f mm \n',ro) fprintf (1,' 滚子半径 rr = %3.4f mm \n',rr) fprintf (1,' 推杆偏距 e = %3.4f mm \n',e) fprintf (1,' 推程行程 h = %3.4f mm \n',h) fprintf (1,' 推程运动角 ft = %3.4f 度 \n',ft) fprintf (1,' 远休止角 fs = %3.4f 度 \n',fs) fprintf (1,' 回程运动角 fh = %3.4f 度 \n',fh) hd = pi / 180;du = 180 / pi; so = sqrt( ro^2 - e^2 ); d1 = ft + fs;d2 = ft + fs + fh; disp ' 'disp '计算过程和输出结果:'disp ' 1-1 推程(摆线运动规律运动)' s = zeros(ft);ds = zeros(ft);d2s = zeros(ft); for f = 1 : fts(f) = h * f / ft - h * sin(2 * pi * f / ft) / (2 * pi);s = s(f);ds(f) = h / (ft * hd) - h / (ft * hd) * cos(2 * pi * f / ft);ds = ds(f); d2s(f) = 2 * pi * h / (ft * hd) ^ 2 * sin(2 * pi * f / ft);d2s = d2s(f); enddisp ' 1-2 回程(等速运动规律运动)' s = zeros(fh);ds = zeros(fh);d2s = zeros(fh); for f = d1 : d2s(f) = h - h * (f-150) / fh; s = s(f); ds(f) = - h / (fh * hd);ds = ds(f); d2s(f) = 0;d2s = d2s(f); enddisp ' 2- 计算凸轮理论廓线与实际廓线的直角坐标'n = 360;s = zeros(n);ds = zeros(n);r = zeros(n);rp = zeros(n);x = zeros(n);y = zeros(n);dx = zeros(n);dy = zeros(n);xx = zeros(n);yy = zeros(n);xa = zeros(n);ya = zeros(n);xxa = zeros(n);yya = zeros(n);for f = 1 : nif f <= fts(f) = h * f / ft - h * sin(2 * pi * f / ft) / (2 * pi);s = s(f);ds(f) = h /(ft * hd) - h / (ft * hd) * cos(2 * pi * f / ft); ds = ds(f);elseif f > ft & f <= d1s = h;ds = 0;elseif f > d1 & f <= d2s(f) = h - h * (f-150) / fh; s = s(f);ds(f) = - h / (fh * hd);ds = ds(f);elseif f > d2 & f <= ns = 0;ds = 0;endxx(f) = (so + s) * sin(f * hd) + e * cos(f * hd); x = xx(f);yy(f) = (so + s) * cos(f * hd) - e * sin(f * hd); y = yy(f);dx(f) = (ds - e) * sin(f * hd) + (so + s) * cos(f * hd); dx = dx(f);dy(f) = (ds - e) * cos(f * hd) - (so + s) * sin(f * hd); dy = dy(f);xxa(f) = x + rr * dy / sqrt(dx ^ 2 + dy ^ 2);xa = xxa(f);yya(f) = y - rr * dx / sqrt(dx ^ 2 + dy ^ 2);ya = yya(f);r(f) = sqrt (x ^2 + y ^2 );rp(f) = sqrt (xa ^2 + ya ^2 );enddisp ' 2-1 推程(摆线运动规律运动)'disp ' 凸轮转角理论x 理论y 实际x 实际y' for f = 10 : 10 :ftnu = [f xx(f) yy(f) xxa(f) yya(f)];disp(nu)enddisp ' 2-2 回程(等速运动规律运动)'disp ' 凸轮转角理论x 理论y 实际x 实际y' for f = d1 : 10 : d2nu = [f xx(f) yy(f) xxa(f) yya(f)];disp(nu)enddisp ' 2-3 凸轮轮廓向径'disp ' 凸轮转角理论r 实际r'for f = 10 : 10 : nnu = [f r(f) rp(f)];disp(nu)enddisp '绘制凸轮的理论轮廓和实际轮廓:'plot(xx,yy,'r-.') % 理论轮廓(红色,点划线)axis ([-(ro+h-10) (ro+h+10) -(ro+h+10) (ro+rr+10)]) % 横轴和纵轴的下限和上限axis equal % 横轴和纵轴的尺度比例相同text(ro+h+3,0,'X') % 标注横轴text(0,ro+rr+3,'Y') % 标注纵轴text(-5,5,'O') % 标注直角坐标系原点title('偏置直动滚子从动件盘形凸轮设计') % 标注图形标题hold on; % 保持图形plot([-(ro+h) (ro+h)],[0 0],'k') % 横轴(黑色)plot([0 0],[-(ro+h) (ro+rr)],'k') % 纵轴(黑色)plot([e e],[0 (ro+rr)],'k--') % 初始偏置位置(黑色,虚线) ct = linspace(0,2*pi); % 画圆的极角变化范围plot(ro*cos(ct),ro*sin(ct),'g') % 基圆(绿色)plot(e*cos(ct),e*sin(ct),'c--') % 偏距圆(蓝绿色,虚线)plot(e + rr*cos(ct),so + rr*sin(ct),'y') % 滚子圆(黄色)plot(xxa,yya,'b') % 实际轮廓(蓝色)（5）求解凸轮理论廓线和实际廓线坐标值如下：******** 偏置直动滚子从动件盘形凸轮设计********已知条件:凸轮作逆时针方向转动,从动件偏置在凸轮轴心的右边从动件在推程作摆线运动规律运动,在回程作等速运动规律运动基圆半径ro = 50.0000 mm滚子半径rr = 10.0000 mm推杆偏距 e = 12.0000 mm推程行程h = 30.0000 mm推程运动角ft = 120.0000 度远休止角fs = 30.0000 度回程运动角fh = 150.0000 度计算过程和输出结果:1-1 推程(摆线运动规律运动)1-2 回程(等速运动规律运动)计算凸轮理论廓线与实际廓线的直角坐标2-1 推程(摆线运动规律运动)凸轮转角理论x 理论y 实际x 实际y10.0000 20.2659 45.8284 16.5674 36.537520.0000 28.1734 42.3200 23.8536 33.301230.0000 36.0243 38.3959 31.4216 29.518140.0000 44.1625 33.9622 39.1460 25.311550.0000 52.6430 28.5078 46.7788 20.407760.0000 61.0261 21.3770 53.9159 14.345370.0000 68.4036 12.1267 59.9368 6.8057 80.0000 73.6533 0.8019 64.1128 -2.1946 90.0000 75.8133 -12.0000 65.8180 -12.3064 100.0000 74.4098 -25.3056 64.6887 -22.9602 110.0000 69.5921 -38.0996 60.7079 -33.5092 120.0000 62.0165 -49.6616 54.2107 -43.41102-2 回程(等速运动规律运动)凸轮转角理论x 理论y 实际x 实际y 150.0000 28.8770 -74.0165 25.2424 -64.7004 160.0000 14.9014 -76.0270 14.3851 -66.0404 170.0000 1.1258 -75.4900 2.4259 -65.5749 180.0000 -12.0000 -72.5386 -8.9229 -63.0238 190.0000 -24.0666 -67.3832 -19.3110 -58.5864 200.0000 -34.7179 -60.3010 -28.4390 -52.5180 210.0000 -43.6616 -51.6242 -36.0665 -45.1192 220.0000 -50.6772 -41.7260 -42.0190 -36.7223 230.0000 -55.6208 -31.0065 -46.1908 -27.6786 240.0000 -58.4280 -19.8770 -48.5462 -18.3440 250.0000 -59.1126 -8.7451 -49.1177 -9.0659 260.0000 -57.7635 1.9999 -48.0018 -0.1704 270.0000 -54.5386 12.0000 -45.3524 8.0487 280.0000 -49.6567 20.9409 -41.3723 15.3401 290.0000 -43.3865 28.5615 -36.3031 21.5028 300.0000 -36.0357 34.6616 -30.4141 26.39132-3 凸轮轮廓向径凸轮转角理论r 实际r10.0000 50.1094 40.118220.0000 50.8402 40.962930.0000 52.6498 43.111940.0000 55.7114 46.616350.0000 59.8663 51.036660.0000 64.6619 55.791770.0000 69.4702 60.322080.0000 73.6577 64.150490.0000 76.7571 66.9586100.0000 78.5951 68.6426110.0000 79.3387 69.3420120.0000 79.4501 69.4501130.0000 79.4501 69.4501140.0000 79.4501 69.4501150.0000 79.4501 69.4501160.0000 77.4736 67.5889170.0000 75.4984 65.6197180.0000 73.5245 63.6524190.0000 71.5521 61.6869200.0000 69.5812 59.7237210.0000 67.6121 57.7628220.0000 65.6448 55.8044230.0000 63.6795 53.8489240.0000 61.7165 51.8964250.0000 59.7559 49.9474260.0000 57.7981 48.0021270.0000 55.8432 46.0611280.0000 53.8916 44.1247290.0000 51.9438 42.1935300.0000 50.0000 40.2681310.0000 50.0000 40.0000320 50 40330.0000 50.0000 40.0000340 50 40350.0000 50.0000 40.0000360.0000 50.0000 40.0000（6）由Matlab绘制的实际图轮廓线和理论图轮廓线如下：图例：绿色——基圆；红色点划线——理论廓线；蓝色——实际廓线；黄色——滚子圆；蓝绿色，虚线——偏距圆；黑色，虚线——初始偏置位置；。

matlab凸轮摇杆机构设计动画代码一、引言凸轮摇杆机构是机械工程中常见的一种机构，其运动特性决定了它在很多领域都有广泛的应用，例如发动机、汽车、船舶等。

而在设计凸轮摇杆机构时，需要进行大量的计算和试验，这对于工程师来说是一个非常繁琐的过程。

但是，通过使用MATLAB软件可以大大简化这个过程，并且可以生成动画效果来更直观地展示凸轮摇杆机构的运动特性。

二、MATLAB凸轮摇杆机构设计代码以下是MATLAB代码实现凸轮摇杆机构的动画效果：1. 定义凸轮形状首先需要定义凸轮的形状，可以采用圆弧、正弦曲线等方式进行定义。

例如，在此我们采用正弦曲线进行定义：```matlabtheta = linspace(0,2*pi,100);r = 1+sin(theta);```2. 定义摇杆长度和连杆长度根据具体情况定义摇杆长度和连杆长度：```matlabL1 = 3;L2 = 6;```3. 计算连杆末端位置坐标根据凸轮形状和连杆长度，可以计算出连杆末端的位置坐标：```matlabx1 = r.*cos(theta);y1 = r.*sin(theta);x2 = x1 + L1*cos(theta);y2 = y1 + L1*sin(theta);```4. 计算摇杆末端位置坐标根据连杆长度和摇杆长度，可以计算出摇杆末端的位置坐标：```matlabtheta2 = asin((y2-L2)./L1);x3 = x2 - L2*cos(theta-theta2);y3 = y2 - L2*sin(theta-theta2);```5. 绘制动画效果最后，使用MATLAB的plot函数绘制凸轮摇杆机构的动画效果：```matlabfor i=1:length(x3)plot([0,x2(i),x3(i)],[0,y2(i),y3(i)],'k-o','linewidth',4,'MarkerFaceColor','r','MarkerSize',10)axis equalpause(0.01)end```三、MATLAB凸轮摇杆机构设计代码详解1. 步骤一：定义凸轮形状在此我们采用正弦曲线进行定义。

. .工业大学华立学院课程设计（论文）课程名称机械设计制造综合设计题目名称偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计学生学部（系）机电工程学部专业班级10机械5班学号学生江涛指导教师黄惠麟2012年7月8日目录课程设计(论文)任务书 (3)摘要 (5)设计说明：一：凸轮机构的廓线设计原理 (6)二：根据数据要求设计出轮廓线 (6)三：图解法设计此盘形凸轮机构 (7)四：检验压力角是否满足许用压力角的要求。

(14)参考文献工业大学华立学院课程设计（论文）任务书一、课程设计的要求与数据要求：一、用图解法设计此盘形凸轮机构，正确确定偏距e的方向，并将凸轮轮廓及从动件的位移曲线画在图纸上；二、用图解法设计此盘形凸轮机构，将计算过程写在说明书中。

三：检验压力角是否满足许用压力角的要求。

二、课程设计（论文）应完成的工作1、设计出凸轮机构的理论轮廓和工作轮廓 1个2,绘制出位移曲线图 1个3，课程设计说明书 1份三、课程设计（论文）进程安排四：应收集的资料及主要参考文献1：《机械原理》第七版桓作模文杰主编高等教育：2：《机械设计基础》郭瑞峰史丽晨主编西北工业大学：发出任务书日期： 2012 年6月 19 日指导教师签名：计划完成日期： 2012 年 7 月 7日教学单位责任人签章：摘要在实际的生产应用中，采用着各种形式的凸轮机构，应用在各种机械中，特别是自动化和自动控制装置，如自动机床的进刀机构和燃机的配气机构。

凸轮是一个具有曲线轮廓或凹糟的构件，通常为主动件作等速转动，但也有作往复摆动或移动的。

一：凸轮机构的廓线设计原理凸轮廓线曲线设计所依据的基本原理是反转法原理。

其推杆的轴线与凸轮回转轴心O之间有一偏距e，当凸轮以角速度绕轴O转动时，推杆在凸轮的推动下实现预期的运动。

现设想给整个凸轮机构加上一个公共角速度-，使其绕轴心O转动。

这时凸轮与推杆之间的相对运动并未改变，但此时凸轮将静止不动，而推杆则一方面随其导轨以角速度-绕轴心O转动，一方面又在导轨作预期的往复运动。

MATLAB在摆动滚子从动件盘形凸轮机构设计中的应用摘要：凸轮机构可以使从动件准确的实现某种预期的运动规律，它广泛的应用于自动机械、自动控制装置和装配生产线中。

本文将从凸轮机构的压力角及其基本尺寸的设计、从动件的运动规律、凸轮廓线的设计等方面介绍matlab在摆动滚子从动件盘形凸轮机构设计中的应用。

关键词：摆动滚子从动件盘形凸轮机构 matlabthe application of matlab in the oscillating roller follower disc cam mechanism designli hailong， luo fengming（southwest jiaotong university emei， le shan si chuan province ，614202）abstract：cam mechanism can make the follower accurately realize some expected movement which is widely used in automatic machinery， automatic control equipment and assembly production line. the article will introduce the application of matlab in the oscillating roller follower disc cam mechanism design from the pressure angle of cam and its basic size design， the motion law of the follower and cam profile design etc.key words： disk cam mechanism with oscillating roller follower；matlab1.问题的描述设计一个摆动滚子凸轮机构，要求导杆机构的最大压力角应为最小值；凸轮机构的最大压力角应在许用值[α]之内，摆动从动件的升、回程运动规律均为等加速等减速运动。

机械原理大作业学院：机械与电子信息学院授课老师：曾小慧姓名：张京学号：547日期：2015-5-23目录1.求轮廓曲线○1推程阶段○2远休止阶段○3回程阶段○4近休止阶段○5Matlab程序设计○6轮廓图形2.求工作廓线○1推程阶段○2远休止阶段○3回程阶段○4近休止阶段○5Matlab程序设计○6轮廓图形３．求解最大压力角○1压力角公式○2MATLAB程序设计○3根据MATLAB程序作图可得出其压力角与角度的关系并分析○4失真情况分析４．附录 Matlab程序凸轮轮廓9-14试设计偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的理论轮廓曲线和工作廓线。

已知凸轮轴置于推杆轴线右侧，偏距e=20mm ，基圆半径ｒ。

=50mm ，滚子半径rr=10mm 。

凸轮以等角速度沿顺时针方向回转，在凸轮转过角d1=120º的过程中，推杆按正弦加速度运动规律上升h=50mm ；凸轮继续转过d2=30º时，推杆保持不动；其后，凸轮再回转角度d3=60º时，推杆又按余弦加速度运动规律下降至起始位置；凸轮转过一周的其余角度时，推杆又静止不动。

解：1.求理论廓线对于偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构，凸轮理论廓线上B 点（即滚子中心）的直角坐标为]cos sin )[(0δδe s s x ++-=δδsin cos )(0e s s y -+= （a ）式中mm mm e r s 826.452050222200=-=-=① 推程阶段3212001πδ=︒= )]2/()3sin()2/3[()]2/()/2sin()/[(110110111πδπδπδπδδδ-=-=h h s（⎥⎦⎤⎢⎣⎡=32,01πδ） ② 远休止阶段63002πδ=︒=502=s ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=6,02πδ③ 回程阶段36003πδ=︒=2/)]3cos(1[2/)]/cos(1[30333δδπδ+=+=h h s ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=3,03πδ④ 近休止阶段6515004πδ=︒= 04=s ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=65,04πδ○5Matlab 程序设计： a1=linspace(0,2*pi/3); %推程阶段的自变量 s1=h*(3*a1/2/pi-sin(3*a1)/2/pi); %推杆产生的相应位移 x1=-((s0+s1).*sin(a1)+e*cos(a1)); %x 函数 y1=(s0+s1).*cos(a1)-e*sin(a1); %y 函数a2=linspace(0,pi/6); %远休止阶段的自变量 s2=50; %推杆位移x2=-((s0+s2).*sin(a2+2*pi/3)+e*cos(a2+2*pi/3)); %x 函数 y2=(s0+s2).*cos(a2+2*pi/3)-e*sin(a2+2*pi/3); %y 函数a3=linspace(0,pi/3); %回程阶段的自变量 s3=h*(1+cos(3*a3))/2; %推杆位移x3=-((s0+s3).*sin(a3+5*pi/6)+e*cos(a3+5*pi/6)); %x 函数 y3=(s0+s3).*cos(a3+5*pi/6)-e*sin(a3+5*pi/6); %y 函数a4=linspace(0,5*pi/6); %近休止阶段的自变量 s4=0; %推杆位移x4=-((s0+s4).*sin(a4+7*pi/6)+e*cos(a4+7*pi/6)); %x 函数 y4=(s0+s4).*cos(a4+7*pi/6)-e*sin(a4+7*pi/6); %y 函数a0=linspace(0,2*pi); %基圆自变量 x5=r0*cos(a0); %x 函数 y5=r0*sin(a0); %y 函数○6轮廓图形 通过Matlab 软件，编写程序,将以上各相应值代入式(a)计算理论轮廓线上各点的坐标值。

偏置直动尖端推杆盘型凸轮机构一、凸轮参数二、推杆运动规律进程段 余弦加速度运动进程段 S= H-H*(1-cos(pi*i/J1))/2 （00～900） 回程段 余弦加速度运动回程段 S= H*(1-cos(pi*i/J3))/2 (1800~2700) 凸轮廓线方程：)sin(*)()cos(*22J S E R J E X +-+= )sin(*)cos(*)(22J E J S E R Y -+-= 三、程序设计%凸轮机构参数E=10; %偏距H=50; %升程b=0:pi/10:2*pi;R=40; %基圆半径x2=R*cos(b); %基圆轮廓y2=R*sin(b);x1=10*sin(b);%偏心圆轮廓y1=10*cos(b);J1=90; %推程J3=90; %回程s0=sqrt(R^2-E^2);s1=(H/2)*(1-cos(pi*i/J1)); %推程，余弦加速度运动 s2=H*eig(eye(360))'; %停歇，s=Hs3=H-(H/2)*(1-cos(pi*i/J3));%回程，余弦加速度运动 s4(1,360)=0; %停歇，s=0 x(1,360)=0;y(1,360)=0;%凸轮机构循环代码for i=1:360if i>=270s(i)=0;elseif i>=180s(i)=H-H*(1-cos(pi*i/J1))/2;elseif i>=90s(i)=H;elses(i)=H*(1-cos(pi*i/J3))/2;endx(i)=E*cos(pi*i/180)+(s0+s(i))*sin(pi*i/180);y(i)=(s0+s(i))*cos(pi*i/180)-E*sin(pi*i/180); end%凸轮轮廓曲线figure(1)plot(x,y,'-r',x1,y1,'-b',x2,y2,'-g','linewidth',2); title('凸轮轮廓曲线');xlabel('x'),ylabel('y');axis([-80,120,-100,60]);grid on;%位移曲线figure(2)plot(s,'-r','linewidth',2);title('位移曲线');xlabel('转角'),ylabel('位移')axis([0,400,-10,60]);grid on;四、运行结果。

■2凸轮轮廓及其综合1.凸轮机构从动件的位移凸轮是把一种运动转化为另一种运动的装置。

凸轮的廓线和从动件一起实现运动形式的转换。

凸轮通常是为定轴转动，凸轮旋转运动可被转化成摆动、直线运动或是两者的结合。

凸轮机构设计的内容之一是凸轮廓线的设计。

定义一个凸轮基圆r b 作为最小的圆周半径。

从动件的运动方程如下:L(「)=r b +s(「)a( :) = 0 2 3 w ' w 2n设凸轮的推程运动角和回程运动角均为 3,从动件的运动规律均为正弦加速度运动规律， 则有:s( :) = h(:—sin(2 n / 3 )) Ow w 3s( :) = h — h(心―|31- sin(2 n (「- 3 / 3 ))s( :) = 0 2上式是从动件的位移，h 是从动件的最大位移，并且 o w3w如果假设凸轮的旋转速度 3= d 「/dt 是个常量，则速度 加速度a 和瞬时加速度j（加速度对时间求异）分别如下:速度:h(：)=(1-cos(2 n ■■ / 3 ))0W W加速度:h(;：)=—:(1-cos(2 n (「- 3 )/(;：)=0 2 3 w w 2 na(「)=..厂sin(2 n ■■/ 3 ))a( J =-sin(2 n ( ■- 3 )/ 3 )3w w 23beta=60*pi/180;phi=li nspace(0,beta,40);phi2=[beta+phi]; ph=[phi phi2]*180/pi; arg=2*pi*phi/beta;arg2=2*pi*(phi2-beta)/beta;s=[phi/beta-si n(arg)/2/pi 1-(arg2-si n(arg2))/2/pi]; v=[(1_cos(arg))/beta_(1_cos(arg2))/beta]; a=[2*pi/beta A 2*si n(arg)2*pi/beta A 2*si n(arg2)];j=[4*pi A 2/beta A 3*cos(arg)4*pi A 2/beta A 3*cos(arg2)]:subplot(2,2,1) plot(ph,s, / K x ) xlabel( / Cam angle(degrees) / ) ylabel( / Displacement(S) x ) g=axis; g(2)=120; axis(g) subplot(2,2,2) plot(ph,v, / k x,[0 120],[0 0],/ k-- / ) xlabel( / Cam angle(degrees) / )ylabel(/ Velocity(V)')g=axis; g(2)=120; axis(g) subplot(2,2,3)plot(ph,a, / k x ,[0 120],[0 0], / k--')xlabel( / Cam angle(degrees) / ) ylabel( / Acceleration(A) x ) g=axis; g(2)=120; axis(g) subplot(2,2,4)plot(ph,j, / k ，,[0 120],[0 0],/ k-- j瞬时加速度:j(.)=4-：3 hcos(2 n ■■/ 3 )) j(伫4n ( - 3)/ 3)j(定义无量纲位移S=s/h 、无量纲速度 V=u / 3 h 、无量纲加速度 A=a/h 3 3和无量纲瞬时加速度 J=j/h 3 3。

广东工业大学华立学院课程设计（论文）课程名称机械原理课程设计题目名称偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计学生学部（系）机电工程学部专业班级机械班学号学生姓名 lilili指导教师2012 年6月28日目录目录......................................... 错误！未定义书签。

课程设计（论文）任务书. (3)摘要....................................... 错误！未定义书签。

一、根据已知基尺寸做出圆..................... 错误！未定义书签。

二、绘制推杆的位移图线....................... 错误！未定义书签。

三、用反转法设计图轮廓线..................... 错误！未定义书签。

四、压力角是否满足许用压力角的要求.......... .错误！未定义书签。

五、参考文献...............................................- 11 -广东工业大学华立学院课程设计（论文）任务书题目名称偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计学生学部（系）机电工程学部专业班级机械班姓名学号设计一个偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构。

设计参数如表中所示，凸轮回转方向为顺时针（或逆时针），从动件推程以正弦加速度运动规律上升，回程以等加速等减速运动规律下降，其中，e、r r、r b、h分别代表偏距、滚子半径、基圆半径及从动件最大升程，ф、фs、ф‘、фs’分别代表凸轮的推程角、远休止角、回程角及近休止角。

1、设计数据：设计内容偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓设计符号 e r r r b h ффsф‘фs’单位mm (º)数据10 55 40 180 30 120 302、设计要求1）、用图解法设计此盘形凸轮机构，正确确定偏距e的方向；2）、用图解法设计此盘形凸轮机构，将计算过程写在说明书中。

基于M A T L A B的凸轮设计Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998中国地质大学（武汉）1. 凸轮要求设计一对心直动滚子推杆盘形凸轮机构，滚子半径r r =10mm ，凸轮以等角速度逆时针回转。

凸轮转角δ=0~120 时，推杆等速上升20mm ；δ=120~180 时，推杆远休止；δ=180~270时，推杆等加速等减速下降20mm ；δ=270~360时，推杆近休止。

要求推程的最大压力角α<=30，试选取合适的基圆半径，并绘制凸轮的廓线。

问此凸轮是否有缺陷，应如何补救。

2．列出凸轮运动方程 {S =30π∗δV =30πa =00<δ<2/3π{S =20V =0a =02/3π<δ<π {S =−140+320π∗δ−160π∗δ^2V =320π−320π2∗δa =−320/π^2π<δ<54π{S =360−480π∗δ+160π2∗δ^2V =−480π−320π2∗δa =−320/π^25/4π<δ<32π {S =0V =0a =02/3π<δ<2π3. 由方程写MATLAB 源程序%1.已知参数 clear;r0=50; %基圆半径 rr=10; %滚子半径 h=20; %行程delta01=120;%推程运动角 delta02=60; % 远休角 delta03=90;%回程运动角 hd=pi/180; du=180/pi;n1=delta01+delta02; n2=delta01+delta02+delta03;%2凸轮曲线设计n=360;for i=1:360%计算推杆运动规律if i<=delta01s(i)=30/pi*(i*hd);ds(i)=30/pi;ds=ds(i);elseif i>delta01 && i<=n1;s(i)=h;ds(i)=0;ds=ds(i);elseif i>n1 && i<=(n1+delta03/2)s(i)=-140+320/pi*(i*hd)-160/pi^2*(i*hd)^2; ds(i)=320/pi-320/pi^2*(i*hd);ds=ds(i);elseif i>(n1+delta03/2) && i<=n2s(i)=360-480/pi*(i*hd)+160/pi^2*(i*hd)^2;ds(i)=-480/pi+320/pi^2*(i*hd);ds=ds(i);elseif i>n2 && i<=ns(i)=0;ds=0;end%计算凸轮轨迹曲线xx(i)=(r0+s(i))*sin(i*hd);%计算理论轮廓曲线yy(i)=(r0+s(i))*cos(i*hd);dx(i)=ds*sin(i*hd)+(r0+s(i))*cos(i*hd);%计算导数 dy(i)=ds*cos(i*hd)-(r0+s(i))*sin(i*hd);xp(i)=xx(i)+rr*dy(i)/sqrt(dx(i)^2+dy(i)^2);yp(i)=yy(i)-rr*dx(i)/sqrt(dx(i)^2+dy(i)^2);end%3.输出凸轮轮廓曲线figure(1);hold on;grid on;axis equal;axis([-(r0+h-30) (r0+h+10) -(r0+h+10) (r0+rr+10)]); text(r0+h+3,4,'X');text(3,r0+rr+3,'Y');text(-6,4,'O');title('对心直动滚子推杆盘形凸轮设计');xlabel('x/mm');ylabel('y/mm');plot([-(r0+h-40) (r0+h)],[0 0],'k');plot([0 0],[-(r0+h) (r0+rr)],'k');plot(xx,yy,'r--');%绘凸轮实际轮廓曲线ct=linspace(0,2*pi);plot(r0*cos(ct),r0*sin(ct),'g');%绘凸轮基圆plot(rr*cos(ct),r0+rr*sin(ct),'k');%绘滚子圆plot(0,r0,'o');%滚子圆中心plot([0 0],[r0 r0+30],'k');plot(xp,yp,'b'); %绘凸轮实际轮廓曲线%4. 凸轮机构运动仿真%计算凸轮滚子转角xp0=0;yp0=r0-rr;dss=sqrt(diff(xp).^2+diff(yp).^2);%对轮廓曲线进行差分计算ss(1)=sqrt((xp(1)-xp0)^2+(xp(1)-yp0)^2);%轮廓曲线第一点长度for i=1:359ss(i+1)=ss(i)+dss(i);%计算实际廓曲线长度endphi=ss/rr;%计算滚子转角%运动仿真开始figure(2);m=moviein(20);j=0;for i=1:360j=j+1;delta(i)=i*hd;%凸轮转角xy=[xp',yp'];%凸轮实际轮廓曲线坐标A1=[cos(delta(i)),sin(delta(i));%凸轮坐标旋转矩阵-sin(delta(i)),cos(delta(i))];xy=xy*A1;%旋转后实际凸轮曲线坐标clf;%绘凸轮plot(xy(:,1),xy(:,2));hold on;axis equal;axis([-(120) (470) -(100) (140)]);plot([-(r0+h-40) (r0+h)],[0],'k');%绘凸轮水平轴plot([0 0],[-(r0+h) (r0+rr)],'k');%绘凸轮垂直轴plot(r0*cos(ct),r0*sin(ct),'g');%绘基圆plot(rr*cos(ct),r0+s(i)+rr*sin(ct),'k');绘滚子圆plot([0 rr*cos(-phi(i))],[r0+s(i) r0+s(i)+rr*sin(-phi(i))],'k');% 绘滚子圆标线plot([0 0],[r0+s(i) r0+s(i)+40],'k');%绘推杆%绘推杆曲线plot([1:360]+r0+h,s+r0);plot([(r0+h) (r0+h+360)],[r0 r0],'k');plot([(r0+h) (r0+h)],[r0 r0+h],'k');plot(i+r0+h,s(i)+r0,'*');title('对心直动滚子推杆盘形凸轮设计');xlabel('x/mm');ylable('y/mm');m(j)=getframe;endmovie(m);4.运动仿真结果在MATLAB中可以看出轮廓曲线有一处缺口。